EP3898150A2 - Verfahren zur herstellung von halbleiterscheiben mittels einer drahtsäge, drahtsäge und halbleiterscheibe aus einkristallinem silizium - Google Patents

Verfahren zur herstellung von halbleiterscheiben mittels einer drahtsäge, drahtsäge und halbleiterscheibe aus einkristallinem silizium

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EP3898150A2
EP3898150A2 EP19828238.6A EP19828238A EP3898150A2 EP 3898150 A2 EP3898150 A2 EP 3898150A2 EP 19828238 A EP19828238 A EP 19828238A EP 3898150 A2 EP3898150 A2 EP 3898150A2
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EP
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wire
wires
workpiece
wire group
cutting
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Stefan Welsch
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Siltronic AG
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing semiconductor wafers from a workpiece by machining the workpiece using a wire saw, a wire saw to carry out the method and a semiconductor wafer made of single-crystal silicon, which is accessible by the method.
  • WO 2015/188 859 A1 describes a wire saw and its operating principle in detail.
  • JP 09 109 143 A discloses a method for producing wafers from a workpiece (ingot) by means of a wire saw, which comprises the following steps: detecting the position of wires in a wire field of the wire saw and if there is a deflection of the wires Bring about one
  • JP 11 165 251 A similar method is known from JP 11 165 251, which comprises the following steps: detecting the position of wires of a wire field of the wire saw and, if there is a deflection of the wires, bringing about one
  • JP 2009 61 527 A A similar method is known from JP 2009 61 527 A which takes into account the fact that the workpiece can move axially due to thermal expansion. Takes account of the fact that means are provided to enable the wire guide rollers to perform a compensating movement.
  • the measured warp of disks from a previously machined workpiece can only approximate deviations for a workpiece that is still to be machined
  • Semiconductor wafers are accessible, the flatness of which, particularly with regard to warp and nanotopography, is better than that of wafers which are produced in a known manner.
  • the object of the invention is achieved by a method for producing semiconductor wafers from a workpiece by machining the workpiece using a wire saw, comprising
  • Wire groups are divided between wire guide rollers and move in one direction;
  • At least two wire groups are provided, preferably at least three wire groups and particularly preferably four wire groups, but it is also possible for each wire to be understood as a separate wire group, ie the number of wire groups
  • Wire groups corresponds to the number of wires in the arrangement of wires (wire gates). Wire groups preferably have the same axial width and the distance between adjacent wires of a wire group is the same.
  • Wire groups are brought about independently of any simultaneous adjustment movements of the wires of another wire group.
  • electromagnetic, mechanical, hydraulic, pneumatic, magnetostrictive and preferably piezoelectric actuators come into consideration as the drive element.
  • the wire groups form two inner and two outer wire groups. If the workpiece expands due to heat, the misalignment of a cutting gap which is to be assigned to a wire in one of the inner wire groups is less than that which is to be assigned to a wire in one of the outer wire groups. Accordingly, the amounts of the compensating movements of the wires of the outer wire groups must be chosen larger than the amount of the compensating movements of the wires of the inner wire groups.
  • each wire is regarded as a separate wire group
  • each wire is subjected to a compensatory movement with its own amount and direction.
  • a semiconductor wafer separated from the workpiece has an upper and a lower side surface and an edge running between the two.
  • the aim is that the upper and lower side surface after separation from the
  • the upper side surface is also referred to as the front side of the semiconductor wafer and is generally the surface on or into which structures of electronic components are intended in the course of further processing of the semiconductor wafer
  • the aim of the present invention is to ensure, when machining the workpiece by means of a wire saw, that there are cutting gaps in the workpiece, the position of which deviates as little as possible from an ideal position. If semiconductor wafers with a uniform thickness and side surfaces that are as flat as possible are aimed for, an ideal cutting gap runs in a straight line and at right angles
  • Incision gap if the actual trajectory deviates from the desired trajectory. This is the case when a location vector pointing to the center of the intersection no longer ends on the desired trajectory.
  • a misalignment of a cutting gap arises, for example, when a wire moves perpendicularly to its direction of travel, i.e. in the direction of the axes of rotation of the wire guide rollers between which it is clamped, during the engagement in the workpiece, or if the workpiece moves through the during the infeed Arrangement of wires axially expands due to heat development.
  • the misalignment of a cutting gap is greater, the greater the distance between the cutting gap and the center of the workpiece.
  • the center of the workpiece is the location between the two ends of the workpiece.
  • One aspect of the invention is to determine the incorrect position of the cutting gap, regardless of the cause of one
  • Another aspect of the present invention is to distinguish between a misalignment of the
  • Cutting gap which occurs systematically when using a particular wire saw, and a misalignment of the cutting gap, which is random and independent of the
  • At least one closed control circuit is expediently set up, in which a control deviation, that is to say a determined incorrect position of the cutting column of the wire group, with a change in the manipulated variable, that is to say a compensation movement of the wires of the wire
  • the incorrect position of the cutting gap of the wire group is determined, separately for each wire group, during the infeed of the workpiece by the arrangement of
  • the position of each cutting gap is preferably measured relative to a fixed reference point and compared with a target position.
  • the target position of a cutting gap is the position relative to the fixed reference point, which would be the prerequisite for creating an ideal cutting gap.
  • the deviation of the measured position of the cutting gap from its target position corresponds to the incorrect position of the cutting gap. Because the deviation for each cutting gap of the wire group
  • the deviations from an incorrect position which represents the incorrect position of the cutting gap of the wire group, are averaged.
  • the same average misalignment is assigned to each cutting gap in the wire group.
  • the averaging can be done without weighting or incorrect positions of certain cutting gaps are especially weighted. From the misalignment of the
  • a cutting profile can be derived from the cutting gap of the wire group, which specifies the amount and in which direction the wires of the wire group have to be moved during the infeed of the workpiece in order to eliminate the incorrect position of the cutting gap.
  • the correction profile When viewed through the depth of penetration of the wires into the workpiece, the correction profile has a course that is complementary to the course of the determined incorrect position of the cutting gap of the wire group.
  • the position of the cutting gaps in the wire group is preferably measured by irradiating the cutting gaps in the wire group with optical radiation, IR radiation, X-rays or g radiation.
  • optical radiation IR radiation
  • mechanical scanning of the cutting gap of the wire group or inductive or capacitive measurement of the cutting gap of the wire group can also be considered. Such direct observation of the cutting gap of the wire group reveals any relative movement between the workpiece and the wires of a wire group.
  • the position of each wire of a wire group and of the workpiece relative to a fixed reference point is measured simultaneously and compared with a target position in order to detect such a relative movement. Since the deviation is fundamentally different for each wire in the wire group, the
  • Deviations from a misalignment averaged which is the misalignment of the wires of the
  • Wire group represents. In other words, each wire in the wire group is assigned the same average misalignment. The averaging can be done without weighting or incorrect positions of certain cutting gaps are especially weighted.
  • the target position of the wire is the position of the wire relative to the fixed one
  • the deviation of the actual trajectory from the desired trajectory is approximately determined from the sum of the measured deviations from the target positions of wire and workpiece.
  • the position of the wires of the wire group or the position of the workpiece is measured by irradiating the wires of the wire group
  • the position of the workpiece can be determined relative to end faces of the workpiece and preferably relative to reference points marked on the workpiece.
  • the incorrect position of the cutting gap of the wire group is determined, separately for each wire group, before the workpiece is delivered by the arrangement of wires. Due to this procedure, an incorrect position of the cutting gap is determined, which occurs systematically when using a certain wire saw. To determine the misalignment of the cutting gap, the local geometry of semiconductor wafers, which were previously produced using a certain wire saw, is measured. This
  • Semiconductor wafers originate from one or more workpieces that were produced using this wire saw, specifically using wires from the wire group for which the incorrect position of the cutting gap is determined.
  • Semiconductor wafer approximates the trajectory of the cutting gap adjacent to the semiconductor wafer.
  • the local geometry is preferably derived from the median surface of a warp measurement in accordance with SEMI MF 1390-0218, specifically as follows: a contour line (LS) is generated by selecting it
  • Measured values of the median area which are located on a line that runs through the center of the semiconductor wafer.
  • the measured values lie on a line which preferably follows a diameter of the semiconductor wafer in the direction of the infeed of the workpiece when the semiconductor wafer is separated or at least does not deviate from such a direction by more than ⁇ 20 °.
  • the local geometry of the Semiconductor wafers which originate from one or more workpieces, which were produced by means of this wire saw and which were produced by means of wires of the wire group, averaged to a single local geometry.
  • the averaging can be done without weighting or the local geometry of certain semiconductor wafers is particularly weighted due to their relative position in the workpiece.
  • it is then concluded what the trajectory of the cutting gap will be if the particular wire saw is used and other influences which affect the trajectory are not taken into account.
  • Such a trajectory is referred to below as the expected trajectory.
  • the incorrect position of the cutting gap of the wire group which is to be expected during the infeed of the workpiece, results from the comparison of the expected trajectory with the desired trajectory. The comparison provides a specific wire saw
  • Correction profile which specifies the direction and amount of the compensating movements of the wires of the wire group as a function of the depth of penetration of the wires into the workpiece during the infeed of the workpiece by the arrangement of wires.
  • the course of the wire saw-specific correction profile is in principle complementary to the course of the averaged local geometry.
  • the wire saw-specific correction profile is preferably also used in order to detect changes in the performance of the wire saw at an early stage and to be able to react to them. Changes in the wire saw specific
  • Such adaptation measures can, for example, change the composition and / or the temperature of a cutting agent suspension or change the temperature of a coolant include, as well as changing the wire speed or other process-specific parameters.
  • a first part of the compensating movements of the wires of the wire group is brought about on the basis of a correction profile which, according to the first embodiment of the invention, occurs in real time during the infeed of the workpiece depending on the depth of penetration of the wires
  • Wire group is determined. Another part of the compensating movements of the wires of the wire group is brought about on the basis of a wire saw-specific correction profile which, according to the second embodiment of the invention, before the workpiece is delivered by the arrangement of wires for the respective one
  • a wire saw-specific correction profile can of course also be done by
  • Design of the method according to the invention is derived.
  • the present invention can be used in connection with wires which have a cutting grain bound to the wire, or in connection with wires which are free of them and which act in combination with a cutting agent suspension.
  • Diamond is particularly suitable as a bound cutting grain.
  • the wires we are talking about are sections of a wire that wraps around the
  • Wire guide rollers of the wire saw is wound.
  • the number of wire guide rollers of the wire saw is not essential for the use of the invention.
  • the wire saw can comprise two, three, four or an even higher number of wire guide rollers.
  • the workpiece preferably consists of a Flalbleitermaterial such as silicon, which can be in a multi-crystalline or single-crystal state.
  • the scope of the The workpiece is square, rectangular or circular.
  • the method according to the invention is particularly suitable for the production of round semiconductor wafers from single-crystal silicon with a diameter of at least 200 mm, in particular at least 300 mm.
  • the object of the invention is further achieved by a wire saw for the production of semiconductor wafers by machining a workpiece, comprising wire guide rollers, between which wires are stretched to form an arrangement of wires which are divided into wire groups and move in one direction;
  • Drive elements at least one of which is assigned to each of the wire groups, for moving the wires of the assigned wire group; and a control unit for activating the drive elements, the
  • Control unit activates that drive element which is assigned to the wire group in the event of an incorrect position of the cutting gap of the wire groups, as a result of which the wires of this wire group carry out compensatory movements perpendicular to the running direction.
  • the wire saw comprises a unit for feeding a workpiece through an arrangement of wires that are stretched between wire guide rollers.
  • the wire saw may comprise two or more wire guide rollers around which the saw wire is wound.
  • the wires are divided into wire groups, and at least one drive element is each of the
  • Drive elements are the amount and the direction of movement of the wires of one wire group independent of the amount and the direction of movement of the wires of another wire group.
  • the wire guide rollers, between which the to Wire groups of articulated wires are tensioned so that they form the arrangement of wires are provided with the drive elements.
  • the drive elements are arranged between the wire groups of at least one of the wire guide rollers, between which the workpiece is fed by the arrangement of wires. It is not necessary, but also not excluded, that the other, that
  • the wire saw further comprises a control unit for activating the drive elements. If there is an incorrect position of the cutting gap of a wire group, the control unit activates the drive element which is assigned to the wire group, whereupon the wires of this wire group carry out a compensating movement which reduces or eliminates the determined incorrect position of the cutting column.
  • the control unit either accesses data on the incorrect position of the cutting gaps, which are provided during the delivery of the workpiece by means of a measuring device in accordance with the first embodiment of the method, or on
  • wire-saw-specific data which are stored in a data memory and are made available before the workpiece is delivered in accordance with the second embodiment of the method, or both on one and on the other data.
  • the measuring device is used, separately for each wire group, to determine the incorrect position of the cutting gap of the respective wire group during the infeed of the workpiece through the arrangement of wires.
  • the information about the incorrect position of the cutting column of the wire group is transmitted to the control unit and there to a signal
  • Wire group is assigned, processed.
  • the measuring device and the measuring device are assigned, processed.
  • Control units are components of a first closed control loop to minimize the misalignment of the cutting gaps.
  • the drive element assigned to the wire group is activated separately for each wire group, independently of the drive element that may be brought about at the same time Activation of a drive element that is assigned to another of the wire groups.
  • the data storage is used to hold data to activate the
  • the data depict a wire saw-specific correction profile, one for each of the wire groups.
  • a wire saw-specific correction profile specifies the direction and the amount of the compensating movements of the wires of the wire group depending on the depth of penetration of the wires into the workpiece.
  • the control unit accesses this data during the delivery of the
  • the data memory and the control unit are preferably components of a further closed control loop in order to minimize the incorrect positions of the
  • the wire saw has the data memory, preferably one
  • Computing unit provided for tracking changes in a wire saw-specific correction profile in the course of machining several workpieces. When a defined threshold of changes is reached, the computing unit issues a signal to initiate a preventive maintenance measure.
  • a semiconductor wafer made of single-crystal silicon with an upper side surface and a lower side surface comprising
  • a nanotopography of the upper side surface expressed as THA25 10%, of less than 5 nm
  • the semiconductor wafer preferably has a diameter of at least 200 mm, particularly preferably a diameter of 300 mm.
  • the properties of the semiconductor wafer for warp, nanotopography and area-related nanotopography given above relate to a semiconductor wafer with a diameter of 300 mm.
  • the warp of the semiconductor wafer is determined in accordance with the SEMI MF 1390-0218 standard.
  • An interferometer for example a WaferSight TM device from KLA-Tencor Corp., can be used to investigate the nanotopography. be used.
  • Such an interferometer is suitable for measuring the topography on the upper side surface of a semiconductor wafer.
  • the device displays a height map of the upper side surface of the semiconductor wafer, which is filtered and over which an analysis window with a defined analysis surface is moved.
  • the analysis of the height differences in the analysis window is carried out by THA (threshold height analysis) in accordance with the procedural rules specified in the standards SEMI M43-0418 and SEMI M78-0618.
  • THAXX 10% ⁇ 5 nm means that a maximum of 10% of the analyzed area of the upper side surface of the semiconductor wafer in the analysis window with the analysis area specified by XX may have a maximum PV distance (peak-to-valley metric) of 5 nm or greater.
  • the nanotopography of the upper side surface, expressed as THA25 10% is less than 5 nm, an analysis window with a circular circumference and a diameter of 25 mm being used, and the unfiltered
  • Topography signal is filtered with a simple Gaussian high-pass filter (single Gaussian filter) with 20 mm cut-off wavelength.
  • the cut-off wavelength shrinks to 1 mm up to the edge of the semiconductor disk. Before filtering, an edge exclusion of 5 mm is observed, after filtering an edge exclusion of 15 mm.
  • Semiconductor wafer are in the state after separation from the workpiece or in a state following the separation of subsequent processing steps, such as etching and polishing.
  • the upper side surface of the semiconductor wafer is in the state after separation from the workpiece or in a state following the separation of subsequent processing steps, such as etching and polishing.
  • the nanotopography can also be evaluated in relation to partial areas, that is to say in relation to user-specific partial areas (sites) of the upper side surface of the semiconductor wafer.
  • the PV distance is determined as described above (analysis window with a circular circumference and a diameter of 25 mm, simple Gaussian high-pass filter, limiting wavelength 20 mm shrinking to 1 mm towards the edge of the semiconductor wafer).
  • the marginal exclusion is 2 mm before filtering and 3 mm after filtering.
  • Semiconductor wafer is divided into partial areas, which are grouped around a partial area (site), the lower left corner of which is in the center of the upper side surface of the
  • the partial surface-related nanotopography of the upper side surface is less than 6 nm, expressed as the maximum PV distance on a partial surface and based on partial surfaces with a surface area of 25 mm ⁇ 25 mm.
  • Fig. 2 shows features of a wire guide roller of a wire saw according to the invention.
  • 3 shows schematically the sequence of the method according to the invention.
  • FIG. 4 shows how an actual trajectory can differ from a trajectory to be aimed for by the middle of an intersection.
  • Fig. 5 and Fig. 6 show two examples of possible directions and amounts
  • Fig. 7 shows a typical correction profile based on this
  • FIG. 8 to 10 and 11 to 13 show contour lines derived from median surfaces of a warp measurement of three semiconductor wafers each.
  • Fig. 14 to Fig. 16 correspond to Fig. 8 to Fig. 10 with the difference of a higher resolution scaling of the ordinate.
  • 17, 18 and 19 show how a wire saw-specific correction profile can change in the course of machining several workpieces.
  • a suitable wire saw comprises saw wire 1, which is folded several times in a spiral around a left wire guide roller 3 and a right wire guide roller 4 and is guided by grooves 2 in such a way that it is on the top of the wire guide rollers
  • wires run parallel and form a wire gate 11.
  • a workpiece 15 is fastened to a saw bar 16, for example glued by means of an adhesive 17.
  • the saw bar 16 is perpendicular to the workpiece 15 by an indicated feed device 12 in the direction of arrow 18
  • the wire saw optionally comprises left nozzle combs 19 and right nozzle combs 20 with nozzles 21 for supplying a cutting agent suspension in the form of a left elongated jet 22 and a right elongated jet 23 onto the left wire guide roller 3 and the right wire guide roller 4.
  • the wire guide rollers are rotatably supported about axes 5 and 6. Their axes and the axis 14 of the workpiece 15 - in the example shown a cylindrical rod - are aligned parallel to one another.
  • Wire guide roller for example the left wire guide roller 3, driven to rotate 7 (“master”).
  • the other wire guide roller in the example the one on the right Wire guide roller 4 rotates, pulled through wire 1, in the same direction in the direction of rotation 8.
  • the direction of the longitudinal wire movement 9, 10 is reversed several times during a complete cut through the workpiece 15, whereby in each of these “pilgrim step” pairs of reversals of direction, the wire is moved a greater length into one and a smaller length into that
  • a wire saw according to the invention has at least one wire guide roller, which comprises drive elements.
  • An example of such a wire guide roller is shown in Fig.2.
  • a drive element When a drive element is activated, an activated wire group is moved in a direction perpendicular to the running direction of the wires of the wire group.
  • five drive elements 24a-e and four wire groups 25a-d are provided between the fixed bearing 26 and the bearing 27 of the wire guide roller.
  • the bearing 27 can be designed as a floating bearing or as a fixed bearing.
  • Drive element 24e which is adjacent to the bearing 27, can be dispensed with if the bearing 27 is a floating bearing. Regardless of this, the bearing 27 is drawn as a floating bearing in the example shown.
  • the double arrows indicate possible
  • the wire guide roller can be divided into segments provided with grooves for wires which are arranged on a shaft, for example into segments as described in JP 11 123 649 A2. A drive element is then positioned between each end of the segments and adjacent to the fixed bearing.
  • the wire guide roller shown in FIG. 2 has a number of segments which corresponds to the number of
  • FIG. 3 schematically shows the sequence of how a control unit 28, based on data on an incorrect position of the cutting column of a wire group with a
  • Correction signal 32 based on a correction profile and / or
  • the wire saw-specific correction profile acts on drive elements 24, whereby the wires of the wire groups 25 perform compensating movements.
  • the Control unit 28 receives the necessary input from a measuring device 30 and / or a data memory 31, in which the wire saw-specific correction profile is stored.
  • Figure 4 shows in cross section an image that can be obtained either by observing the
  • the actual trajectory which runs through the center of the cutting gap 13, deviates more or less significantly from a trajectory 32 to be aimed for as the cutting gap is created.
  • the difference represents the determined incorrect position of the cutting gap 13.
  • the invention provides, for each wire group, compensatory movements of the wires of the wire group depending on the determined incorrect position of the cutting gap of the wire group in a direction perpendicular to
  • Fig. 5 and Fig. 6 show two examples of possible directions and amounts
  • the drive elements 24a-e are, for example, piezoelectric actuators.
  • the similar activation of the drive elements 24a-d shown in FIG. 2 causes the
  • the total then comes with Arrows indicated compensatory movements of the wires of the wire groups and the bearing 27: the wires of the wire group 25a are moved to the bearing 27 with the greatest amount, the wires of the wire group 25b are not moved, the wires of the wire group 25c are moved to the fixed bearing 26 with an amount and the wires of the wire group 25d with the least amount to the bearing 27.
  • Embodiment of the invention leads to a description of the course of the misalignment of the cutting gap of a wire group depending on the penetration depth of the wires of the wire group in the workpiece and to a correction profile (first embodiment of the invention) or to a wire saw-specific correction profile (second embodiment of the invention) that is complementary to The course of the incorrect position of the cutting column
  • FIGS. 8 to 13 show contour lines LS of three semiconductor wafers in each case, which were separated from a workpiece by wires of a group of wires, the predetermined profile being predetermined by the correction profile during the separation of the semiconductor wafers
  • the contour lines are each derived from the median area of a warp measurement, with measured values of the median area that lie on a line that correspond to the diameter of the respective semiconductor wafer being selected of the workpiece when the semiconductor wafer is cut off. The position of the
  • semiconductor wafers in the workpiece were such that when the semiconductor wafers were cut off, 50 further semiconductor wafers were produced between each of the three semiconductor wafers. As the comparison of the contour lines reveals, semiconductor wafers are made by
  • the threshold can, for example, be defined in such a way that only a wire saw-specific one
  • Correction profile with a maximum deviation A max has the consequence that preventive maintenance measures are initiated.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus einem Werkstück durch Bearbeiten des Werkstücks mittels einer Drahtsäge, Drahtsäge und Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium. Das Verfahren umfasst das Zustellen des Werkstücks durch eine Anordnung von Drähten, die in Drahtgruppen gegliedert zwischen Drahtführungsrollen gespannt sind und sich in eine Laufrichtung bewegen; das Erzeugen von Schnittspalten beim Eingriff der Drähte in das Werkstück; für jede der Drahtgruppen das Ermitteln einer Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe; und für jede der Drahtgruppen das Herbeiführen von Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in Abhängigkeit der ermittelten Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe in eine Richtung senkrecht zur Laufrichtung der Drähte der Drahtgruppe während des Zustellens des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten durch Aktivieren mindestens eines Antriebselements.

Description

Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben mittels einer Drahtsäge, Drahtsäge und Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus einem Werkstück durch Bearbeiten des Werkstücks mittels einer Drahtsäge, eine Drahtsäge zur Durchführung des Verfahrens und eine Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium, die durch das Verfahren zugänglich wird.
Stand der Technik / Probleme
In WO 2015/188 859 A1 sind eine Drahtsäge und deren Funktionsprinzip ausführlich dargestellt.
Aus JP 09 109 143 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Scheiben (wafers) aus einem Werkstück (ingot) mittels einer Drahtsäge bekannt, das folgende Schritte umfasst: das Detektieren der Position von Drähten eines Drahtfelds der Drahtsäge und beim Vorliegen einer Auslenkung der Drähte das Herbeiführen einer
Ausgleichsbewegung einer Drahtführungsrolle zur Korrektur der Auslenkung.
Aus JP 11 165 251 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, das folgende Schritte umfasst: das Detektieren der Position von Drähten eines Drahtfelds der Drahtsäge und beim Vorliegen einer Auslenkung der Drähte das Herbeiführen einer
Ausgleichsbewegung des Werkstücks.
Aus US 5 875 770 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, das folgende Schritte umfasst: das Detektieren des warp von Scheiben vor der Bearbeitung des Werkstücks und das Herbeiführen einer Ausgleichsbewegung des Werkstücks entlang einer axialen Richtung des Werkstücks in einem Umfang, dass Scheiben mit reduziertem warp entstehen.
Aus JP 2009 61 527 A ist ein ähnliches Verfahren bekannt, das dem Umstand, dass sich das Werkstück auf Grund von Wärmeausdehnung axial bewegen kann, Rechnung trägt, indem Mittel vorgesehen sind, den Drahtführungsrollen eine kompensierende Bewegung zu ermöglichen.
Ungeachtet dieser zur Verfügung stehenden Lösungen besteht weiterhin Bedarf an einer Verbesserung des Verfahrens zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus einem Werkstück mittels einer Drahtsäge. Insbesondere ist zu berücksichtigen, dass die axiale Bewegung des Werkstücks auf Grund von Wärmeausdehnung nur
näherungsweise durch eine entsprechende axiale Bewegung der Drahtführungsrollen ausgeglichen werden kann. Darüber hinaus ist eine Regelung der axialen Positionen der Drähte über die Temperatur der Drahtführungsrollen vergleichsweise träge.
Ferner kann der gemessene warp von Scheiben aus einem vorher bearbeiteten Werkstück nur näherungsweise Abweichungen für ein noch zu bearbeitendes
Werkstück beschreiben und die axiale Bewegung eines gesamten Werkstücks solche Abweichungen nur teilweise kompensieren.
Notwendig ist insbesondere eine Verbesserung des Verfahrens, damit
Halbleiterscheiben zugänglich werden, deren Ebenheit insbesondere hinsichtlich warp und Nanotopographie besser ist, als diejenige von Scheiben, die in bekannter Weise hergestellt werden.
Aus der beschriebenen Problematik ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus einem Werkstück durch Bearbeiten des Werkstücks mittels einer Drahtsäge, umfassend
das Zustellen des Werkstücks durch eine Anordnung von Drähten, die in
Drahtgruppen gegliedert zwischen Drahtführungsrollen gespannt sind und sich in eine Laufrichtung bewegen;
das Erzeugen von Schnittspalten beim Eingriff der Drähte in das Werkstück;
für jede der Drahtgruppen das Ermitteln einer Fehllage der Schnittspalte der
Drahtgruppe; und
für jede der Drahtgruppen das Herbeiführen von Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in Abhängigkeit der ermittelten Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe in eine Richtung senkrecht zur Laufrichtung der Drähte der Drahtgruppe während des Zustellens des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten durch Aktivieren mindestens eines Antriebselements.
Es sind mindestens zwei Drahtgruppen vorgesehen, vorzugsweise mindestens drei Drahtgruppen und besonders bevorzugt vier Drahtgruppen, aber es ist auch möglich, dass jeder Draht als eigene Drahtgruppe aufgefasst wird, also die Anzahl der
Drahtgruppen der Anzahl der Drähte der Anordnung von Drähten (Drahtgatter) entspricht. Drahtgruppen haben vorzugsweise dieselbe axiale Breite und der Abstand zwischen benachbarten Drähten einer Drahtgruppe ist derselbe.
Erfindungsgemäß werden, für jede der Drahtgruppen gesondert,
Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in eine Richtung senkrecht zur Laufrichtung der Drähte der Drahtgruppe, also in Richtung der Drehachsen der Drahtführungsrollen, herbeigeführt. Zu diesem Zweck wird mindestens ein
Antriebselement aktiviert, das die Drähte in die vorgesehene Richtung und über die vorgesehene Strecke verschiebt. Die Ausgleichsbewegungen der Drähte der
Drahtgruppe werden unabhängig von einem gegebenenfalls gleichzeitig erfolgenden Herbeiführen von Ausgleichsbewegungen der Drähte einer anderen Drahtgruppe herbeigeführt.
Als Antriebselement kommen insbesondere elektromagnetische, mechanische, hydraulische, pneumatische, magnetostriktive und vorzugsweise piezoelektrische Aktoren in Betracht. Sind die Drähte beispielsweise in vier Drahtgruppen gegliedert, bilden die Drahtgruppen zwei innere und zwei äußere Drahtgruppen. Dehnt sich das Werkstück auf Grund von Wärme aus, ist die Fehllage eines Schnittspalts, der einem Draht einer der inneren Drahtgruppen zuzuordnen ist geringer als diejenige, die einem Draht einer der äußeren Drahtgruppen zuzuordnen ist. Dementsprechend müssen die Beträge der Ausgleichsbewegungen der Drähte der äußeren Drahtgruppen größer gewählt werden, als der Betrag der Ausgleichsbewegungen der Drähte der inneren Drahtgruppen. Im Fall, dass jeder Draht als eigene Drahtgruppe aufgefasst wird, wird jeder Draht einer Ausgleichsbewegung mit eigenem Betrag und eigener Richtung unterworfen. Eine vom Werkstück abgetrennte Halbleiterscheibe hat eine obere und eine untere Seitenfläche und eine zwischen beiden verlaufende Kante. Üblicherweise wird angestrebt, dass die obere und untere Seitenfläche nach dem Abtrennen vom
Werkstück möglichst eben sind und einen möglichst gleichmäßigen Abstand zueinander haben. Je besser die Ebenheit der Seitenflächen und die Gleichmäßigkeit der Dicke der Halbleiterscheibe anfänglich sind, desto eher gelingt es und desto geringer wird der Aufwand, die Halbleiterscheibe durch nachfolgende Schritte wie Läppen und/oder Schleifen, Ätzen, Polieren und gegebenenfalls Beschichten in ein Zielprodukt zu veredeln, das den strengen Anforderungen der Industrie genügt, die die Halbleiterscheibe zu elektronischen Bauelementen weiterverarbeitet. Die obere Seitenfläche wird auch als Vorderseite der Halbleiterscheibe bezeichnet und ist in der Regel diejenige Fläche, auf der oder in die im Zuge einer Weiterverarbeitung der Halbleiterscheibe beabsichtigt ist, Strukturen elektronischer Bauelemente
unterzubringen.
Die vorliegende Erfindung verfolgt das Ziel, beim Bearbeiten des Werkstücks mittels einer Drahtsäge dafür zu sorgen, dass Schnittspalte im Werkstück entstehen, deren Lage möglichst geringfügig von einer als ideal angesehenen Lage abweicht. Werden Halbleiterscheiben mit einheitlicher Dicke und möglichst ebenen Seitenflächen angestrebt, verläuft ein idealer Schnittspalt geradlinig und rechtwinkelig zur
Längsachse des Werkstücks. Mit anderen Worten ausgedrückt, die Trajektorie durch die Mitte eines solchen Schnittspalts läuft entlang einer Geraden, die senkrecht zur Längsachse des Werkstücks orientiert ist. Eine solche Trajektorie wird nachfolgend als angestrebte Trajektorie bezeichnet. Demnach liegt eine Fehllage eines
Schnittspalts vor, wenn die tatsächliche Trajektorie von der angestrebten Trajektorie abweicht. Das ist dann der Fall, wenn ein Ortsvektor, der zur Mitte des Schnittspalts zeigt, nicht mehr auf der angestrebten Trajektorie endet.
Eine Fehllage eines Schnittspalts entsteht beispielsweise, wenn sich ein Draht während des Eingriffs in das Werkstück senkrecht zu seiner Laufrichtung, also in Richtung der Drehachsen der Drahtführungsrollen bewegt, zwischen denen er gespannt ist, oder wenn sich das Werkstück während des Zustellens durch die Anordnung von Drähten auf Grund von Wärmeentwicklung axial ausdehnt. Die Fehllage eines Schnittspalts ist im zuletzt genannten Fall umso größer, je mehr Abstand der Schnittspalt zur Mitte des Werkstücks hat. Die Mitte des Werkstücks ist der Ort zwischen den beiden Enden des Werkstücks.
Ein Aspekt der Erfindung ist, für jede Drahtgruppe gesondert, die Fehllage der Schnittspalte zu ermitteln, unabhängig davon, welche Ursache zu einer
Relativbewegung zwischen Werkstück und Drahtgruppe geführt hat. Beispiele für solche Ursachen sind eine Bewegung der Drahtgruppe, eine Bewegung des
Werkstücks oder eine thermische Ausdehnung des Werkstücks. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, zu unterscheiden zwischen einer Fehllage der
Schnittspalte, die systematisch bei Verwendung einer bestimmten Drahtsäge auftritt, und einer Fehllage der Schnittspalte, die zufällig und unabhängig von der
Verwendung einer bestimmten Drahtsäge auftritt.
Zweckmäßigerweise wird, für jede der Drahtgruppen gesondert, mindestens ein geschlossener Regelkreis eingerichtet, in dem auf eine Regelabweichung, also auf eine ermittelte Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe, mit einer Veränderung der Stellgröße, also dem Flerbeiführen einer Ausgleichsbewegung der Drähte der
Drahtgruppe reagiert wird.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe, für jede Drahtgruppe gesondert, während des Zustellens des Werkstücks durch die Anordnung von
Drähten. Gemäß einer ersten Alternative der ersten Ausgestaltung wird die Position vorzugsweise eines jeden Schnittspalts relativ zu einem feststehenden Bezugspunkt gemessen und mit einer Soll-Position verglichen. Die Soll-Position eines Schnittspalts ist die Position relativ zum feststehenden Bezugspunkt, die Voraussetzung wäre, damit ein idealer Schnittspalt entstehen kann. Die Abweichung der gemessenen Position des Schnittspalts von dessen Soll-Position entspricht der Fehllage des Schnittspalts. Da die Abweichung für jeden Schnittspalt der Drahtgruppe
grundsätzlich unterschiedlich sind, werden die Abweichungen zu einer Fehllage gemittelt, die die Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe repräsentiert. Mit anderen Worten, jedem Schnittspalt der Drahtgruppe wird die gleiche, gemittelte Fehllage zugeordnet. Die Mittelung kann ohne Gewichtung erfolgen oder Fehllagen bestimmter Schnittspalte werden besonders gewichtet. Aus der Fehllage der
Schnittspalte der Drahtgruppe lässt sich ein Korrekturprofil ableiten, das vorgibt, mit welchem Betrag und in welche Richtung die Drähte der Drahtgruppe während des Zustellens des Werkstücks bewegt werden müssen, um die Fehllage der Schnittspalte zu beseitigen. Das Korrekturprofil hat, betrachtet über die Eindringtiefe der Drähte in das Werkstück, einen Verlauf, der komplementär zum Verlauf der ermittelten Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe ist.
Das Messen der Position der Schnittspalte der Drahtgruppe erfolgt vorzugsweise mittels Bestrahlung der Schnittspalte der Drahtgruppe mit optischer Strahlung, IR- Strahlung, Röntgen-Strahlung oder g-Strahlung. Darüber hinaus kommt auch eine mechanische Abtastung der Schnittspalte der Drahtgruppe oder eine induktive oder kapazitive Messung der Schnittspalte der Drahtgruppe in Betracht. Eine solche direkte Beobachtung der Schnittspalte der Drahtgruppe legt jede Relativbewegung zwischen dem Werkstück und den Drähten einer Drahtgruppe offen.
Gemäß einer zweiten Alternative der ersten Ausgestaltung wird die Position vorzugsweise eines jeden Drahts einer Drahtgruppe und des Werkstücks relativ zu einem feststehenden Bezugspunkt zeitgleich gemessen und mit einer Soll-Position verglichen, um eine solche Relativbewegung zu erfassen. Da die Abweichung für jeden Draht der Drahtgruppe grundsätzlich unterschiedlich ist, werden die
Abweichungen zu einer Fehllage gemittelt, die die Fehllage der Drähte der
Drahtgruppe repräsentiert. Mit anderen Worten, jedem Draht der Drahtgruppe wird die gleiche, gemittelte Fehllage zugeordnet. Die Mittelung kann ohne Gewichtung erfolgen oder Fehllagen bestimmter Schnittspalte werden besonders gewichtet. Die Soll-Position des Drahts ist die Position des Drahts relativ zum feststehenden
Bezugspunkt, die Voraussetzung wäre, damit ein idealer Schnittspalt entstehen kann. Entsprechendes gilt für die Soll-Position des Werkstücks. Aus der Summe der gemessenen Abweichungen von den Soll-Positionen von Draht und Werkstück wird die Abweichung der tatsächlichen Trajektorie von der angestrebten Trajektorie näherungsweise bestimmt. Das Messen der Position der Drähte der Drahtgruppe beziehungsweise der Position des Werkstücks erfolgt mittels Bestrahlung der Drähte der Drahtgruppe
beziehungsweise des Werkstücks mit optischer Strahlung, IR-Strahlung, Röntgen strahlung oder g-Strahlung, oder mittels kapazitiver oder induktiver Messung. Darüber hinaus kommt auch eine mechanische Abtastung der Drähte der Drahtgruppe beziehungsweise des Werkstücks oder eine induktive oder kapazitive Messung der Drähte der Drahtgruppe beziehungsweise des Werkstücks in Betracht. Die Position des Werkstücks kann relativ zu Stirnflächen des Werkstücks und vorzugsweise relativ zu auf dem Werkstück markierten Referenzpunkten ermittelt werden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe, für jede Drahtgruppe gesondert, vor dem Zustellen des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten. Aufgrund dieser Vorgehensweise wird eine Fehllage der Schnittspalte ermittelt, die systematisch bei Verwendung einer bestimmten Drahtsäge auftritt. Zum Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte wird die lokale Geometrie von Halbleiterscheiben, die zuvor mittels einer bestimmten Drahtsäge hergestellt wurden, gemessen. Diese
Halbleiterscheiben stammen von einem oder mehreren Werkstücken, die mittels dieser Drahtsäge hergestellt wurden und zwar mittels Drähten der Drahtgruppe, für die die Fehllage der Schnittspalte ermittelt wird. Die lokale Geometrie einer
Halbleiterscheibe bildet näherungsweise die Trajektorie des der Halbleiterscheibe benachbarten Schnittspalts ab. Vorzugsweise wird die lokale Geometrie von der Medianfläche einer warp-Messung nach SEMI MF 1390-0218 abgeleitet und zwar wie folgt: eine Höhenlinie (line scan, LS) wird erzeugt durch Selektion derjenigen
Messwerte der Medianfläche, welche sich auf einer Linie befinden, die durch das Zentrum der Halbleiterscheibe verläuft. Die Messwerte liegen auf einer Linie, die einem Durchmesser der Halbleiterscheibe vorzugsweise in Richtung des Zustellens des Werkstücks beim Abtrennen der Halbleiterscheibe folgt oder zumindest um nicht mehr als ± 20° von einer solchen Richtung abweicht.
Um eine Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe zu erkennen, die systematisch beim Verwenden einer bestimmten Drahtsäge auftritt, wird die lokale Geometrie der Halbleiterscheiben, die von einem oder mehreren Werkstücken, die mittels dieser Drahtsäge hergestellt wurden, stammen und mittels Drähten der Drahtgruppe erzeugt wurden, zu einer einzigen lokalen Geometrie gemittelt. Die Mittelung kann ohne Gewichtung erfolgen oder die lokale Geometrie bestimmter Halbleiterscheiben wird auf Grund von deren relativen Lage im Werkstück besonders gewichtet. Ausgehend von der gemittelten lokalen Geometrie wird dann geschlossen, wie die Trajektorie des Schnittspalts sein wird, falls die bestimmte Drahtsäge verwendet wird und weitere Einflüsse, die sich auf die Trajektorie auswirken, außer Betracht bleiben. Eine solche Trajektorie wird nachfolgend die zu erwartende Trajektorie genannt. Die Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe, mit der während des Zustellens des Werkstücks zu rechnen ist, ergibt sich aus dem Vergleich der zu erwartenden Trajektorie mit der anzustrebenden Trajektorie. Der Vergleich liefert ein drahtsägespezifisches
Korrekturprofil, das Richtung und Betrag der Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in Abhängigkeit der Eindringtiefe der Drähte in das Werkstück während des Zustellens des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten vorgibt. Der Verlauf des drahtsägespezifischen Korrekturprofils ist im Prinzip komplementär zum Verlauf der gemittelten lokalen Geometrie.
Das drahtsägespezifische Korrekturprofil wird vorzugsweise zusätzlich herangezogen, um frühzeitig Veränderungen des Leistungsverhaltens der Drahtsäge erkennen und darauf reagieren zu können. Veränderungen des drahtsägespezifischen
Korrekturprofils, die im Verlauf der Bearbeitung von Werkstücken auftreten, weisen auf einen Verschleiß des Drahts und/oder des Belags der Drahtführungsrollen oder eines anderen, einem Verschleiß unterworfenen Bauteils der Drahtsäge hin. Es kann deshalb eine Schwelle für die Veränderung des drahtsägespezifischen
Korrekturprofils definiert werden, bei deren Erreichen vorsorgliche
Wartungsmaßnahmen (predictive maintenance) eingeleitet werden. Auch vor dem Erreichen einer solcher Schwelle können Veränderungen des drahtsägespezifischen Korrekturprofils zum Anlass genommen werden, um Anpassungsmaßnahmen vorzunehmen, die einer verschleißbedingten Verschlechterung des
Arbeitsergebnisses entgegenwirken. Solche Anpassungsmaßnahmen können beispielsweise die Änderung der Zusammensetzung und/oder der Temperatur einer Schneidmittel-Suspension oder die Änderung der Temperatur eines Kühlmittels beinhalten, ebenso wie die Änderung der Drahtgeschwindigkeit oder anderer prozessspezifischer Parameter.
Eine dritte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, die erste und die zweite
Ausgestaltung zu kombinieren. Ein erster Teil der Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe wird auf der Grundlage eines Korrekturprofils herbeigeführt, das entsprechend der ersten Ausgestaltung der Erfindung in Echtzeit während des Zustellens des Werkstücks in Abhängigkeit der Eindringtiefe der Drähte der
Drahtgruppe ermittelt wird. Ein weiterer Teil der Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe wird auf der Grundlage eines drahtsägespezifischen Korrekturprofils herbeigeführt, das entsprechend der zweiten Ausgestaltung der Erfindung vor dem Zustellen des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten für die jeweilige
Drahtgruppe, ermittelt wurde. Damit werden Einflüsse auf die Fehllage der
Schnittspalte, die zufällig auftreten und deshalb nicht vorhersehbar sind und solche, die wegen der Verwendung einer bestimmten Drahtsäge systematisch auftreten, voneinander entkoppelt berücksichtigt.
Ein drahtsägespezifisches Korrekturprofil kann selbstverständlich auch durch
Aufzeichnen des Korrekturprofils erhalten werden, das gemäß der ersten
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens abgeleitet wird.
Die vorliegende Erfindung kann in Verbindung mit Drähten genutzt werden, die am Draht gebundenes Schneidkorn aufweisen, oder in Verbindung mit Drähten, die frei davon sind und ihre Wirkung in Kombination mit einer Schneidmittel-Suspension entfalten. Als gebundenes Schneidkorn kommt insbesondere Diamant in Frage. Die Drähte, von denen hier die Rede ist, sind Abschnitte eines Drahts, der um die
Drahtführungsrollen der Drahtsäge gewickelt ist. Die Anzahl der Drahtführungsrollen der Drahtsäge ist nicht wesentlich für die Nutzung der Erfindung. Beispielsweise kann die Drahtsäge zwei, drei, vier oder eine noch höhere Anzahl von Drahtführungsrollen umfassen.
Das Werkstück besteht vorzugsweise aus einem Flalbleitermaterial wie Silizium, das in multikristallinem oder einkristallinem Zustand vorliegen kann. Der Umfang des Werkstücks ist quadratisch, rechteckig oder kreisförmig. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von runden Halbleiterscheiben aus einkristallinem Silizium mit einem Durchmesser von mindestens 200 mm, insbesondere mindestens 300 mm.
Die Aufgabe der Erfindung wird des Weiteren gelöst durch eine Drahtsäge zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch Bearbeiten eines Werkstücks, umfassend Drahtführungsrollen, zwischen denen Drähte zu einer Anordnung von Drähten gespannt sind, die in Drahtgruppen gegliedert sind und sich in eine Laufrichtung bewegen;
eine Einheit zum Zustellen des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten unter Erzeugen von Schnittspalten beim Eingriff der Drähte in das Werkstück;
Antriebselemente, von denen mindestens eines einer jeden der Drahtgruppen zugeordnet ist, zum Bewegen der Drähte der zugeordneten Drahtgruppe; und eine Steuerungseinheit zum Aktivieren der Antriebselemente, wobei die
Steuerungseinheit beim Vorliegen einer Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppen dasjenige Antriebselement aktiviert, welches der Drahtgruppe zugeordnet ist, wodurch die Drähte dieser Drahtgruppe Ausgleichsbewegungen senkrecht zur Laufrichtung ausführen.
Die Drahtsäge umfasst eine Einheit zum Zustellen eines Werkstücks durch eine Anordnung von Drähten, die zwischen Drahtführungsrollen gespannt sind.
Die Drahtsäge kann zwei oder mehrere Drahtführungsrollen umfassen, um die Sägedraht gewickelt ist. Bei einer erfindungsgemäßen Drahtsäge sind die Drähte in Drahtgruppen gegliedert, und mindestens ein Antriebselement ist jeder der
Drahtgruppen zugeordnet. Beim Aktivieren eines Antriebselements werden die Drähte der ihm zugeordneten Drahtgruppe senkrecht zur Laufrichtung der Drähte bewegt, also in Richtung der Drehachsen der Drahtführungsrollen. Das aktivierte
Antriebselement bewegt die Drähte der ihm zugeordneten Drahtgruppe gleichzeitig mit demselben Betrag in die dieselbe Richtung. Wegen der Zuordnung der
Antriebselemente sind der Betrag und die Richtung der Bewegung der Drähte einer Drahtgruppe unabhängig vom Betrag und der Richtung der Bewegung der Drähte einer anderen Drahtgruppe. Die Drahtführungsrollen, zwischen denen die zu Drahtgruppen gegliederten Drähte gespannt sind, so dass sie die Anordnung von Drähten bilden, sind mit den Antriebselementen versehen. Die Antriebselemente sind zwischen den Drahtgruppen mindestens einer der Drahtführungsrollen angeordnet, zwischen denen das Werkstück durch die Anordnung von Drähten zugestellt wird. Es ist nicht nötig, aber auch nicht ausgeschlossen, dass auch die andere, das
Drahtgatter aufspannende Drahtführungsrolle ebenfalls mit solchen
Antriebselementen versehen sind.
Die Drahtsäge umfasst des Weiteren eine Steuerungseinheit zum Aktivieren der Antriebselemente. Beim Vorliegen einer Fehllage der Schnittspalte einer Drahtgruppe, aktiviert die Steuerungseinheit das Antriebselement, das der Drahtgruppe zugeordnet ist, woraufhin die Drähte dieser Drahtgruppe eine Ausgleichsbewegung vollziehen, die die ermittelte Fehllage der Schnittspalte reduziert oder aufhebt.
Die Steuerungseinheit greift entweder auf Daten zur Fehllage der Schnittspalte zu, die während des Zustellens des Werkstücks mittels einer Messvorrichtung entsprechend der ersten Ausgestaltung des Verfahrens bereitgestellt werden, oder auf
drahtsägespezifische Daten, die in einem Datenspeicher abgelegt sind und vor dem Zustellen des Werkstücks entsprechend der zweiten Ausgestaltung des Verfahrens zur Verfügung gestellt werden, oder sowohl auf die einen als auch auf die anderen Daten.
Die Messvorrichtung dient, getrennt für jede Drahtgruppe, zum Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte der jeweiligen Drahtgruppe während des Zustellens des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten. Die Information zur Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe wird der Steuerungseinheit übermittelt und dort zu einem Signal
(Stellgröße) für die Aktivierung des Antriebselements, das der entsprechenden
Drahtgruppe zugeordnet ist, weiterverarbeitet. Die Messvorrichtung und die
Steuerungseinheit sind Komponenten eines ersten geschlossenen Regelkreises zur Minimierung der Fehllagen der Schnittspalte. Mittels dieses Regelkreises wird, für jede Drahtgruppe gesondert, das der Drahtgruppe zugeordnete Antriebselement aktiviert und zwar unabhängig von der gegebenenfalls gleichzeitig herbeigeführten Aktivierung eines Antriebselements, das einer anderen der Drahtgruppen zugeordnet ist.
Der Datenspeicher dient zum Vorhalten von Daten zur Aktivierung der
Antriebselemente. Die Daten bilden ein drahtsägespezifisches Korrekturprofil ab, und zwar ein eigenes für jede der Drahtgruppen. Ein solches drahtsägespezifisches Korrekturprofil gibt die Richtung und den Betrag der Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in Abhängigkeit der Eindringtiefe der Drähte in das Werkstück vor. Die Steuerungseinheit greift auf diese Daten während des Zustellens des
Werkstücks durch die Anordnung von Drähten zu und aktiviert das der jeweiligen Drahtgruppe zugeordnete Antriebselement entsprechend der Vorgaben des für die Drähte dieser Drahtgruppe geltenden drahtsägespezifischen Korrekturprofils.
Vorzugsweise sind der Datenspeicher und die Steuerungseinheit Komponenten eines weiteren geschlossenen Regelkreises zur Minimierung der Fehllagen der
Schnittspalte.
Verfügt die Drahtsäge über den Datenspeicher, wird vorzugsweise auch eine
Recheneinheit zum Verfolgen von Veränderungen eines drahtsägespezifischen Korrekturprofils im Verlauf der Bearbeitung mehrerer Werkstücke bereitgestellt. Beim Erreichen einer festgelegten Schwelle der Veränderungen gibt die Recheneinheit ein Signal zum Einleiten einer vorsorglichen Wartungsmaßnahme aus.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium mit einer oberen Seitenfläche und einer unteren Seitenfläche, umfassend
einen warp von weniger als 1 ,2 pm;
eine Nanotopographie der oberen Seitenfläche, ausgedrückt als THA25 10%, von weniger als 5 nm; und
eine teilflächenbezogene Nanotopographie der oberen Seitenfläche von weniger als 6 nm, ausgedrückt als maximaler peak-to-valley Abstand auf einer Teilfläche und bezogen auf Teilflächen mit einem Flächeninhalt von jeweils 25 mm x 25 mm. Die Halbleiterscheibe hat vorzugsweise einen Durchmesser von mindestens 200 mm, besonders bevorzugt einen Durchmesser von 300 mm. Die oben angegebenen Eigenschaften der Halbleiterscheibe zu warp, Nanotopographie und flächenbezogene Nanotopographie beziehen sich auf eine Halbleiterscheibe mit einem Durchmesser von 300 mm.
Der warp der Halbleiterscheibe wird entsprechend der Norm SEMI MF 1390-0218 bestimmt.
Zur Untersuchung der Nanotopographie kann ein Interferometer, beispielsweise ein Gerät vom Typ WaferSight™ der KLA-Tencor Corp. verwendet werden. Ein solches Interferometer eignet sich zur Messung der Topographie auf der oberen Seitenfläche einer Halbleiterscheibe. Das Gerät bildet eine Höhenkarte der oberen Seitenfläche der Halbleiterscheibe ab, die gefiltert wird und über die ein Analysenfenster mit definierter Analysenfläche bewegt wird. Die Auswertung der Höhenunterschiede im Analysenfenster erfolgt durch THA (threshold height analysis) entsprechend der Normen SEMI M43-0418 und SEMI M78-0618 festgelegten Verfahrensvorschriften. THAXX 10% < 5 nm bedeutet, dass höchstens 10 % der analysierten Fläche der oberen Seitenfläche der Halbleiterscheibe im Analysenfenster mit der durch XX spezifizierten Analysenfläche einen maximalen PV-Abstand (peak-to-valley Metrik) von 5 nm oder größer haben darf. Bei einer erfindungsgemäßen Halbleiterscheibe beträgt die Nanotopographie der oberen Seitenfläche, ausgedrückt als THA25 10%, weniger als 5 nm, wobei ein Analysenfenster mit kreisförmigen Umfang und einem Durchmesser von 25 mm zur Anwendung kommt und das ungefilterte
Topographiesignal mit einem einfachen gaußschen Hoch-Pass-Filter (single Gaussian filter) mit 20 mm Grenzwellenlänge gefiltert wird. Die Grenzwellenlänge schrumpft bis zum Rand der Halbeiterscheibe auf 1 mm. Vor dem Filtern wird ein Randausschluss von 5 mm, nach dem Filtern ein Randausschluss von 15 mm beachtet.
Bei der Messung der Nanotopographie der oberen Seitenfläche kann sich die
Halbleiterscheibe im Zustand nach dem Abtrennen vom Werkstück befinden oder in einem Zustand im Anschluss dem Abtrennen nachfolgender Bearbeitungsschritte, wie dem Ätzen und dem Polieren. Vorzugsweise liegt die obere Seitenfläche der
Halbleiterscheibe in poliertem Zustand vor.
Die Nanotopographie kann auch teilflächenbezogen ausgewertet werden, also bezogen auf anwenderspezifische Teilflächen (sites) der oberen Seitenfläche der Halbleiterscheibe. Es wird wie vorstehend beschrieben, der PV-Abstand bestimmt (Analysenfenster mit kreisförmigem Umfang und einem Durchmesser von 25 mm, einfacher gaußscher Hochpass-Filter, Grenzwellenlänge 20 mm zum Rand der Halbleiterscheibe hin auf 1 mm schrumpfend). Der Randausschluss beträgt jedoch vor dem Filtern 2 mm und nach dem Filtern 3 mm. Die obere Seitenfläche der
Halbleiterscheibe wird in Teilflächen unterteilt, die sich um eine Teilfläche (site) gruppieren, deren linke untere Ecke im Zentrum der oberen Seitenfläche der
Halbleiterscheibe angeordnet ist. Bei einer erfindungsgemäßen Halbleiterscheibe beträgt die teilflächenbezogene Nanotopographie der oberen Seitenfläche weniger als 6 nm, ausgedrückt als maximaler PV-Abstand auf einer Teilfläche und bezogen auf Teilflächen mit einem Flächeninhalt von 25 mm x 25 mm.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen weiter erläutert.
Kurzbeschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt Hauptmerkmale einer zum Stand der Technik gehörenden Drahtsäge.
Fig. 2 zeigt Merkmale einer Drahtführungsrolle einer erfindungsgemäßen Drahtsäge. Fig.3 zeigt schematisch den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Fig.4 zeigt, wie sich eine tatsächliche Trajektorie durch die Mitte eines Schnittspalts von einer anzustrebenden Trajektorie unterscheiden kann.
Fig.5 und Fig.6 zeigen an zwei Beispielen Richtung und Beträge möglicher
Ausgleichsbewegungen von Drahtgruppen.
Fig.7 zeigt ein typisches Korrekturprofil, auf der Grundlage dessen
Ausgleichsbewegungen der Drähte einer Drahtgruppe herbeigeführt werden.
Fig.8 bis Fig.10 und Fig.11 bis Fig.13 zeigen von Medianflächen einer warp-Messung abgeleitete Höhenlinien von jeweils drei Halbleiterscheiben. Fig.14 bis Fig.16 entsprechen Fig.8 bis Fig.10 mit dem Unterschied einer höher aufgelösten Skalierung der Ordinate.
Die Fig.17, 18 und 19 zeigen, wie sich ein drahtsägespezifisches Korrekturprofil im Verlauf der Bearbeitung von mehreren Werkstücken verändern kann.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
I Sägedraht
2 Rillen
3 linke Drahtführungsrolle
4 rechte Drahtführungsrolle
5 Achse
6 Achse
7 Rotation
8 Drehrichtung
9 Drahtlängsbewegung
10 Drahtlängsbewegung
I I Drahtgatter
12 Zustelleinrichtung
13 Schnittspalt
14 Achse
15 Werkstück
16 Sägeleiste
17 Kleber
18 Pfeilrichtung
19 Düsenkamm
20 Düsenkamm
21 Düsen
22 Strahl
23 Strahl
24a-e Antriebselement
25a-d Drahtgruppe 26 Festlager
27 Lager
28 Steuerungseinheit
29 Datenvorgabe
30 Messvorrichtung
31 Datenspeicher
32 anzustrebende Trajektorie
Fig.1 zeigt Hauptmerkmale einer zum Stand der Technik gehörenden Drahtsäge und dient zur Erläuterung von Grundlagen eines Verfahrens zur Herstellung von
Halbleiterscheiben aus einem Werkstück durch Bearbeiten des Werkstücks mittels einer Drahtsäge.
Eine geeignete Drahtsäge umfasst Sägedraht 1 , der mehrfach spiralförmig um eine linke Drahtführungsrolle 3 und eine rechte Drahtführungsrolle 4 umgelegt und von Rillen 2 so geführt wird, dass die auf der Oberseite der Drahtführungsrollen
verlaufenden Drahtabschnitte, die zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung als Drähte bezeichnet werden, parallel verlaufen und ein Drahtgatter 11 bilden. Ein Werkstück 15 ist an einer Sägeleiste 16 befestigt, beispielsweise mittels eines Klebers 17 geklebt. Die Sägeleiste 16 wird mit dem Werkstück 15 von einer andeutungsweise dargestellten Zustelleinrichtung 12 in Pfeilrichtung 18 senkrecht gegen das
Drahtgatter 11 zugestellt und mit den Drähten des Drahtgatters 11 in Eingriff gebracht. Gegebenenfalls umfasst die Drahtsäge linke Düsenkämme 19 und rechte Düsenkämme 20 mit Düsen 21 zum Zuführen einer Schneidmittel-Suspension in Form eines linken länglichen Strahls 22 und eines rechten länglichen Strahls 23 auf die linke Drahtführungsrolle 3 und die rechte Drahtführungsrolle 4.
Die Drahtführungsrollen sind um Achsen 5 und 6 drehbar gelagert. Ihre Achsen und die Achse 14 des Werkstücks 15 - im gezeigten Beispiel ein zylindrischer Stab - sind parallel zueinander ausgerichtet. Zum Einleiten des Trennvorgangs wird eine
Drahtführungsrolle, beispielsweise die linke Drahtführungsrolle 3, zur Rotation 7 angetrieben („Master“). Die andere Drahtführungsrolle(„Slave“), im Beispiel die rechte Drahtführungsrolle 4, dreht sich, durch Draht 1 gezogen, gleichsinnig in Drehrichtung 8 mit. Beim Eingreifen der Drähte in das Werkstück 15 bilden sich Schnittspalte 13.
Üblicherweise wird die Richtung der Drahtlängsbewegung 9, 10 mehrfach während eines vollständigen Schnitts durch das Werkstück 15 umgekehrt, wobei in jedem einzelnen dieser„Pilgerschritt“ genannten Paare aus Richtungsumkehrungen der Draht um eine größere Länge in die eine und eine kleinere Länge in die
entgegengesetzte Richtung bewegt wird.
Eine erfindungsgemäße Drahtsäge weist mindestens eine Drahtführungsrolle auf, die Antriebselemente umfasst. Ein Beispiel einer solchen Drahtführungsrolle ist in Fig.2 dargestellt. Bei Aktivierung eines Antriebselements wird eine aktivierte Drahtgruppe in eine Richtung senkrecht zur Laufrichtung der Drähte der Drahtgruppe bewegt. Im dargestellten Beispiel sind fünf Antriebselemente 24a-e und vier Drahtgruppen 25a-d zwischen dem Festlager 26 und dem Lager 27 der Drahtführungsrolle vorgesehen. Das Lager 27 kann als Loslager oder als Festlager ausgeführt sein. Auf das
Antriebselement 24e, das an das Lager 27 angrenzt, kann verzichtet werden, falls das Lager 27 ein Loslager ist. Ungeachtet dessen ist das Lager 27 im dargestellten Beispiel als Loslager gezeichnet. Die Doppelpfeile weisen auf mögliche
Bewegungsrichtungen hin, in die sich eine Drahtgruppe bewegt, wenn das ihr zugeordnete Antriebselement aktiviert wird. Die Drahtführungsrolle kann in mit Rillen für Drähte versehene Segmente unterteilt sein, die auf einer Welle angeordnet sind, beispielsweise in Segmente, wie sie in JP 11 123 649 A2 beschrieben sind. Ein Antriebselement ist dann zwischen jedem Ende der Segmente und an Festlager angrenzend positioniert. Bei einem derartigen Aufbau verfügt die in Fig.2 dargestellte Drahtführungsrolle über eine Anzahl von Segmenten, die der Anzahl der
Drahtgruppen entspricht.
Fig.3 zeigt schematisch den Ablauf, wie eine Steuerungseinheit 28 aufgrund von Daten zu einer Fehllage der Schnittspalte einer Drahtgruppe mit einem
Korrektursignal 32 basierend auf einem Korrekturprofil und/oder einem
drahtsägespezifischen Korrekturprofil auf Antriebselemente 24 einwirkt, wodurch die Drähte der Drahtgruppen 25 Ausgleichsbewegungen vollziehen. Die Steuerungseinheit 28 erhält den dazu notwendigen Input von einer Messvorrichtung 30 und/oder einem Datenspeicher 31 , in dem das drahtsägespezifische Korrekturprofil abgelegt ist.
Fig.4 zeigt im Querschnitt ein Bild, das sich entweder durch Beobachten der
Schnittspalte oder durch Beobachten der Drähte und des Werkstücks während des Eingriffs der Drähte in das Werkstück gewinnen lässt. Es zeigt einen Teil des
Werkstücks 15 und einen Schnittspalt 13, der sich durch das Werkstück erstreckt.
Die tatsächliche Trajektorie, die durch die Mitte des Schnittspalts 13 verläuft, weicht während des Entstehens des Schnittspalts mehr oder weniger deutlich von einer anzustrebenden Trajektorie 32 ab. Die Differenz repräsentiert die ermittelte Fehllage des Schnittspalts 13. Wie erwähnt, sieht die Erfindung vor, für jede Drahtgruppe Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in Abhängigkeit der ermittelten Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe in eine Richtung senkrecht zur
Laufrichtung der Drähte der Drahtgruppe herbeizuführen und zwar durch Aktivieren eines Antriebselements, das der jeweiligen Drahtgruppe zugeordnet ist.
Fig.5 und Fig.6 zeigen an zwei Beispielen Richtung und Beträge möglicher
Ausgleichsbewegungen von Drahtgruppen. Die Antriebselemente 24a-e sind beispielsweise piezoelektrische Aktoren. Im Fall von Fig.5 bewirkt die gleichartige Aktivierung der in Fig.2 gezeigten Antriebselemente 24a-d, dass sich die
piezoelektrischen Aktoren jeweils um denselben Betrag ausdehnen, so dass die Drahtgruppen 25a-d und das Lager 27 der Drahtführungsrolle dementsprechend vom Festlager 26 wegbewegt werden. Der Betrag der Ausgleichsbewegung steigt, wie es die Pfeile andeuten, von der Drahtgruppe 25a bis zur Drahtgruppe 25d gleichmäßig an. Es kann aber beispielsweise auch erforderlich sein, dass, wie es in Fig.6 dargestellt ist, Ausgleichsbewegungen erforderlich sind, im Zuge derer sich
Drahtgruppen gegeneinander bewegen. In Fig.6 ist das Ergebnis zu sehen, wenn die in Fig.2 gezeigten Antriebselemente derart aktiviert werden, dass sich das
Antriebselement 24a mit einem Betrag a und das Antriebselement 24d mit einem Betrag d (Betrag d > Betrag a) zum Lager 27 ausdehnen und das Antriebselement 24b mit einem Betrag b und das Antriebselement 24c mit einem Betrag c (Betrag c > Betrag d) zum Festlager 26 schrumpfen. In der Summe ergeben sich dann die mit Pfeilen angedeuteten Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppen und des Lagers 27: Die Drähte der Drahtgruppe 25a werden mit dem größten Betrag zum Lager 27 bewegt, die Drähte der Drahtgruppe 25b werden nicht bewegt, die Drähte der Drahtgruppe 25c werden mit einem Betrag zum Festlager 26 bewegt und die Drähte der Drahtgruppe 25d mit dem geringsten Betrag zum Lager 27.
Der Vergleich von tatsächlicher Trajektorie und anzustrebender Trajektorie gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung beziehungsweise der Vergleich von zu
erwartender Trajektorie und anzustrebender Trajektorie gemäß der zweiten
Ausgestaltung der Erfindung führt zu einer Beschreibung des Verlaufs der Fehllage der Schnittspalte einer Drahtgruppe in Abhängigkeit der Eindringtiefe der Drähte der Drahtgruppe im Werkstück und zu einem Korrekturprofil (erste Ausgestaltung der Erfindung) beziehungsweise zu einem drahtsägespezifischen Korrekturprofil (zweite Ausgestaltung der Erfindung), das komplementär zum Verlauf der Fehllage der Schnittspalte ist.
Fig.7 zeigt ein Korrekturprofil, in dem die Abweichung D der tatsächlichen Trajektorie von der anzustrebenden Trajektorie in Abhängigkeit der Eindringtiefe P der Drähte der Drahtgruppe aufgetragen ist. Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe mit einer Richtung und einem Betrag, der der Abweichung D entspricht, werden über eine Aktivierung des der Drahtgruppe zugeordneten Antriebselements herbeigeführt. Nur wenn keine Fehllage der Schnittspalte vorliegt (D = 0), was im gezeigten Beispiel zunächst ungefähr bei einer Eindringtiefe von -100 mm der Fall ist, unterbleibt das Herbeiführen solcher Ausgleichsbewegungen.
Fig.8 bis Fig.13 zeigen Höhenlinien LS von jeweils drei Halbleiterscheiben, die durch Drähte einer Drahtgruppe von einem Werkstück abgetrennt wurden, wobei während des Abtrennens der Halbleiterscheiben vom Korrekturprofil vorgegebene
Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe herbeigeführt wurden (Fig.8 bis Fig.10) oder auf das Herbeiführen solcher Ausgleichsbewegungen verzichtet wurde (Fig.11 bis Fig.13). Die Höhenlinien sind jeweils von der Medianfläche einer warp- Messung abgeleitet, wobei Messwerte der Medianfläche selektiert wurden, die auf einer Linie liegen, die dem Durchmesser der jeweiligen Halbleiterscheibe in Richtung des Werkstücks beim Abtrennen der Halbleiterscheibe folgt. Die Position der
Halbleiterscheiben im Werkstück war so, dass beim Abtrennen der Halbleiterscheiben zwischen jeder der drei Halbleiterscheiben 50 weitere Halbleiterscheiben entstanden. Wie der Vergleich der Höhenlinien offenlegt, werden Halbleiterscheiben durch
Anwendung der Erfindung deutlich ebener und zwar ohne besonderen Einfluss von deren Position im Werkstück. Das bestätigen auch Fig.14 bis Fig.16, die sich von Fig.8 bis Fig.10 nur dadurch unterscheiden, dass bei ihnen die Skalierung der Ordinate höher aufgelöst ist.
Die Fig.17, 18 und 19 zeigen, wie sich ein drahtsägespezifisches Korrekturprofil im Verlauf der Bearbeitung von mehreren Werkstücken stetig verändern kann. Es ist deshalb vorteilhaft, eine Schwelle für die Abweichung D zu definieren, bei deren Überschreiten vorsorgliche Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden. Die Schwelle kann beispielsweise so definiert sein, dass erst ein drahtsägespezifisches
Korrekturprofil mit einer maximale Abweichung Amax, wie sie in Fig.19 dargestellt ist, zur Folge hat, dass vorsorgliche Wartungsmaßnahmen eingeleitet werden.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der vorstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der Figurenbeschreibung und in den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind.
Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche
Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen sowie Äquivalente durch den Schutzbereich der Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiterscheiben aus einem Werkstück durch Bearbeiten des Werkstücks mittels einer Drahtsäge, umfassend
das Zustellen des Werkstücks durch eine Anordnung von Drähten, die in
Drahtgruppen gegliedert zwischen Drahtführungsrollen gespannt sind und sich in eine Laufrichtung bewegen;
das Erzeugen von Schnittspalten beim Eingriff der Drähte in das Werkstück;
für jede der Drahtgruppen das Ermitteln einer Fehllage der Schnittspalte der
Drahtgruppe; und
für jede der Drahtgruppen das Herbeiführen von Ausgleichsbewegungen der Drähte der Drahtgruppe in Abhängigkeit der ermittelten Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe in eine Richtung senkrecht zur Laufrichtung der Drähte der Drahtgruppe während des Zustellens des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten durch Aktivieren mindestens eines Antriebselements.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , umfassend das Gliedern der Drähte in nicht weniger als drei Drahtgruppen und höchstens einer Anzahl von Drahtgruppen, die der Anzahl der Drähte der Anordnung entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, umfassend das Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte während des Zustellens des Werkstücks durch die
Anordnung von Drähten.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend das Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe durch Messen der Position der
Schnittspalte der Drahtgruppe mittels Bestrahlung der Schnittspalte der Drahtgruppe mit optischer Strahlung, IR-Strahlung, Röntgen-Strahlung oder g-Strahlung, durch mechanische Abtastung der Schnittspalte oder durch induktive oder kapazitive Messung der Schnittspalte, und Vergleichen der gemessenen Position mit einer Soll- Position der Schnittspalte.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend das Ermitteln der
Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppe durch zeitgleiches Messen der Position der Drähte der Drahtgruppe und des Werkstücks relativ zu einem feststehenden Bezugspunkt mittels Bestrahlung mit optischer Strahlung, IR-Strahlung, Röntgen strahlung oder g-Strahlung, mittels kapazitiver oder induktiver Messung oder mittels mechanischer Abtastung, und Vergleichen der gemessenen Position mit einer jeweiligen Soll-Position.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend das Verfolgen von
Veränderungen eines drahtsägespezifischen Korrekturprofils im Verlauf der
Bearbeitung mehrerer Werkstücke und das Einleiten einer vorsorglichen
Wartungsmaßnahme, falls die Veränderungen eine festgelegte Schwelle erreicht haben.
7. Verfahren nach Anspruch 6, umfassend das Ermitteln der Fehllage der
Schnittspalte durch Messen der lokalen Geometrie von Halbleiterscheiben, die zuvor mittels der Drahtsäge hergestellt wurden, zum Erstellen des drahtsägespezifischen Korrekturprofils.
8. Drahtsäge zur Herstellung von Halbleiterscheiben durch Bearbeiten eines
Werkstücks, umfassend
Drahtführungsrollen, zwischen denen Drähte zu einer Anordnung von Drähten gespannt sind, die in Drahtgruppen gegliedert sind und sich in eine Laufrichtung bewegen;
eine Zustelleinrichtung zum Zustellen des Werkstücks durch die Anordnung von Drähten unter Erzeugen von Schnittspalten beim Eingriff der Drähte in das Werkstück; Antriebselemente, von denen mindestens eines einer jeden der Drahtgruppen zugeordnet ist, zum Bewegen der Drähte der zugeordneten Drahtgruppe; und eine Steuerungseinheit zum Aktivieren der Antriebselemente, wobei die
Steuerungseinheit beim Vorliegen einer Fehllage der Schnittspalte der Drahtgruppen dasjenige Antriebselement aktiviert, welches der Drahtgruppe zugeordnet ist, wodurch die Drähte dieser Drahtgruppe Ausgleichsbewegungen senkrecht zur Laufrichtung ausführen.
9. Drahtsäge nach Anspruch 8, umfassend eine Messvorrichtung zum Ermitteln der Fehllage der Schnittspalte der jeweiligen Drahtgruppe während des Zustellens des Werkstücks, wobei die Messvorrichtung und die Steuerungseinheit Bestandteil eines geschlossenen Regelkreises sind.
10. Drahtsäge nach Anspruch 8, umfassend einen Datenspeicher, in dem für die Drähte einer jeden der Drahtgruppen ein drahtsägespezifisches Korrekturprofil abgespeichert ist, auf das die Steuerungseinheit zum Aktivieren der Antriebselemente während des Zustellens des Werkstücks zugreift.
11. Drahtsäge nach Anspruch 10, umfassend eine Einheit zum Verfolgen von
Veränderungen des drahtsägespezifischen Korrekturprofils im Verlauf der
Bearbeitung mehrerer Werkstücke, und zur Ausgabe eines Signals zum Einleiten einer vorsorglichen Wartungsmaßnahme, falls die Veränderungen eine festgelegte Schwelle erreicht haben.
12. Halbleiterscheibe aus einkristallinem Silizium mit einer oberen Seitenfläche und einer unteren Seitenfläche, umfassend
einen warp von weniger als 1 ,2 pm;
eine Nanotopographie der oberen Seitenfläche, ausgedrückt als THA25 10 % von weniger als 5 nm; und
eine teilflächenbezogene Nanotopographie der oberen Seitenfläche von weniger als 6 nm, ausgedrückt als maximaler peak-to-valley Abstand auf einer Teilfläche und bezogen auf Teilflächen mit einem Flächeninhalt von jeweils 25 mm x 25 mm.
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